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Una poliolefina es un tipo de polímero con la fórmula general (CH₂CHR ) n , donde R es H o un grupo alquilo . El nombre de cada poliolefina indica la olefina a partir de la cual se prepara; por ejemplo, el polietileno se deriva del etileno y el polimetilpenteno se deriva del 4-metil-1-penteno . Las poliolefinas no son olefinas en sí mismas porque el doble enlace de cada monómero de olefina se abre para formar el polímero. Los monómeros que tienen más de un doble enlace, como el butadieno y el isopreno, dan lugar a polímeros que contienen dobles enlaces ( polibutadieno y poliisopreno ) y generalmente no se consideran poliolefinas. Los polímeros derivados de monómeros polares también suelen quedar excluidos de esta clasificación. Las poliolefinas son la base de muchas industrias químicas. [ 1 ]
Polietileno y polipropileno
Aunque se conocen muchos tipos especializados de poliolefinas, predominan dos familias: el polietileno (PE) y el polipropileno (PP). Dentro del polietileno, las variaciones implican la incorporación de comonómeros . Introducidos en pequeñas cantidades, estos componentes influyen notablemente en las propiedades del polietileno. Entre los comonómeros se incluyen el 1-octeno , el 1-hexeno , etc. En algunos casos, los polietilenos resultantes se denominan copolímeros de etileno-octeno, etileno-hexeno, etc.
Dentro del ámbito del polipropileno, las variaciones involucran la tacticidad ( estereoquímica o conectividad) de las subunidades individuales de propileno. [ 2 ] Los grupos de ramificación metilo en un polímero de polipropileno no son lo suficientemente largos como para hacer que el polipropileno comercial típico sea más flexible que el polietileno.
Producción
La polimerización del etileno y el propileno es altamente exotérmica, pero aun así requiere catalizadores. Para el polietileno, se suelen utilizar catalizadores Ziegler-Natta . Nombrados en honor a los premios Nobel Karl Ziegler y Giulio Natta , estos catalizadores se preparan tratando cloruros de titanio con compuestos organoaluminio , como el trietilaluminio . En algunos casos, el catalizador se utiliza como una suspensión. También se utilizan catalizadores Phillips que contienen cromo. [ 2 ] Cuando se aplican a la polimerización del etileno, estos catalizadores producen polietileno de alta densidad (HDPE) y polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) (en comparación con el ramificado). [ 3 ] Los catalizadores Kaminsky representan una familia relacionada de catalizadores, pero son homogéneos (solubles en el medio de reacción). Debido a que todos los centros catalíticos son idénticos ("sitio único"), los catalizadores Kaminsky son particularmente adecuados para cambios sistemáticos para modificar la tacticidad del polímero, especialmente aplicable al polipropileno .
Las formas ramificadas de polietileno, denominadas polietileno de baja densidad (LDPE), se producen mediante catálisis por radicales libres. La reacción se lleva a cabo a altas temperaturas (>200 °C) y altas presiones. Un iniciador adecuado es el azobisisobutironitrilo (AIBN), que se descompone para dar radicales alquilo. [ 2 ]
Propiedades
Las propiedades, que van desde líquidos hasta sólidos rígidos, están determinadas principalmente por su peso molecular y grado de cristalinidad. Los grados de cristalinidad van desde 0% (líquido) hasta 60% o más (plásticos rígidos). La cristalinidad está principalmente regida por las longitudes de las secuencias cristalizables del polímero establecidas durante la polimerización . [ 4 ] Ejemplos incluyen la adición de un pequeño porcentaje de comonómero como 1-hexeno o 1-octeno durante la polimerización de etileno , [ 5 ] o inserciones irregulares ocasionales ("defectos estereo" o "regio") durante la polimerización de propileno isotáctico . [ 6 ] La capacidad del polímero para cristalizar a altos grados disminuye con el aumento del contenido de defectos.
Los bajos grados de cristalinidad (0-20%) se asocian con propiedades de tipo líquido a elastoméricas. Los grados intermedios de cristalinidad (20-50%) se asocian con termoplásticos dúctiles, y los grados de cristalinidad superiores al 50% se asocian con plásticos rígidos y, en ocasiones, quebradizos. [ 7 ]
Las poliolefinas carecen de sustituyentes polares. Esto priva a estos materiales de ciertas propiedades, en particular la capacidad de teñido y la adhesión. Dichas propiedades requieren la incorporación de grupos polares. [ 3 ]
Unión y soldadura
Por su naturaleza, poseen energías superficiales muy bajas . Como resultado, la soldadura térmica es una técnica de unión común.
Poseen una excelente resistencia química y no se ven afectadas por los disolventes comunes. [ 8 ] En consecuencia, las poliolefinas no son aptas para la soldadura con disolventes . Se pueden unir mediante adhesivos tras un tratamiento superficial, así como con algunos superpegamentos ( cianoacrilatos ) y adhesivos de acrilato reactivo (metacrilato) . [ 9 ]
Usos
Polietileno:
- HDPE : película (para envolver productos), moldeo por soplado (por ejemplo, botellas), moldeo por inyección (por ejemplo, juguetes, tapones de rosca), recubrimiento por extrusión (por ejemplo, recubrimiento de envases de leche), tuberías para la distribución de agua y gas, aislamiento de cables y alambres.
- LDPE : se utiliza principalmente (70%) para películas. [ 1 ]
- moldeo por inyección, fibras y película. En comparación con el polietileno, el polipropileno es más rígido pero menos propenso a romperse. Es menos denso pero muestra mayor resistencia química. [ 10 ]
- En aplicaciones automotrices, el polipropileno se usa comúnmente en parachoques de automóviles, molduras interiores y otros componentes [ 11 ] donde se agrega TiO₂ para mejorar la estabilidad UV del plástico, asegurando que las piezas no se degraden o pierdan color cuando se exponen a la luz solar con el tiempo. [ 12 ] Las películas de polietileno se usan ampliamente en la agricultura para invernaderos , acolchado y envolturas de ensilaje. [ 13 ]
Poli-α-olefina
Pasando a monómeros más especializados, las alfa-olefinas como el 1-deceno hasta los butenos se utilizan para producir polialfa-olefinas como el polibuteno . La polimerización puede ser catalizada por sistemas basados en trifluoruro de boro, es decir, oligomerización de Friedel-Crafts , utilizando alcoholes como cocatalizadores. El mecanismo de polimerización involucra carbocationes en contraste con los métodos utilizados para PE y PP. [ 14 ] Debido a que estas polialfa-olefinas tienen grupos alquilo flexibles en cada segundo carbono de su cadena principal, tienden a ser líquidos oleosos y viscosos incluso a temperaturas más bajas . [ 15 ] [ 16 ] Las poli- alfa -olefinas de bajo peso molecular son útiles como lubricantes sintéticos , como aceites de motor sintéticos para vehículos, y pueden usarse en un amplio rango de temperaturas. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Otras poliolefinas especializadas incluyen poliisobutileno y polimetilpenteno . Todos ellos son aceites o sólidos incoloros o blancos.
La polialfaolefina hidrogenada (PAO) se utiliza como refrigerante para radares . Head fabrica cuerdas de poliolefina para raquetas de tenis . La poliolefina también se utiliza en la industria farmacéutica y médica para la certificación de filtros HEPA : se hace pasar un aerosol de PAO a través de los filtros y el aire que sale se mide con un detector de aerosoles. [ 19 ]
Reciclaje
El reciclaje de poliolefinas generalmente se centra en el reciclaje de plásticos. En principio, los plásticos o sus polímeros componentes podrían reciclarse hasta obtener monómeros, a partir de los cuales se podrían fabricar nuevos polímeros. [ 20 ] [ 21 ] En la práctica, las poliolefinas no se reciclan, salvo para algunos usos como combustibles. [ 22 ]
Véase también
- Algunas poliolefinas termoplásticas
- polietileno de baja densidad (LDPE),
- polietileno lineal de baja densidad (LLDPE),
- polietileno de muy baja densidad (VLDPE),
- polietileno de ultrabaja densidad (ULDPE),
- polietileno de densidad media (MDPE),
- polipropileno (PP),
- polimetilpenteno (PMP),
- PP estereobloque,
- copolímeros de bloque de olefina,
- copolímeros de propileno-butano;
- Elastómeros de poliolefina (POE)
- poliisobutileno (PIB),
- caucho de etileno propileno (EPR),
- caucho de etileno propileno dieno monómero (clase M) (caucho EPDM).
Referencias
- ^ Whiteley , Kenneth S.; Heggs, T. Geoffrey; Koch, Hartmut; Mawer, Ralph L.; Immel, Wolfgang (2000). "Poliolefinas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a21_487 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- 1 2 3 João BP Soares, Timothy FL McKenna (2012). "Introducción a las poliolefinas". Ingeniería de reacciones de poliolefinas . págs. 1–13 . doi : 10.1002/9783527646944.ch1 . ISBN 978-3-527-31710-3.
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Enlaces externos
- Hoja de datos de seguridad del material (MSDS)
- Poliolefinas
- Plástica
